随着计算机技术的发展,音乐可视化日益得到研究机构和公司的重视,出现了各种音乐可视化系统。作为一种新的可视化技术,音乐可视化更多地关注音频和图形图像的关系,是跨音乐、数字音频、图形学、图像处理、虚拟现实等领域的又一新的研究方向,在娱乐、教育、艺术和商业中具有广阔的应用前景。首先,阐述了音乐可视化的概念和分类,探讨了音乐可视化的研究内容与国内外研究进展,分析了音乐可视化的应用价值。介绍了音乐的核心概念,阐述了音乐的艺术特点以及表现对象,并着重分析了音乐的情感色彩,总结了调性音程和基本术语的情感色彩,这些成为本课题情感识别的理论基础。其次,音乐的情感色彩是由调性以及该调性下的固定术语决定的,因此,寻求一种高效的调性确定算法成为本文的核心研究内容。通过分析音乐的五度循环理论,提出了螺旋模型,并在此模型的基础上提出了调性确定算法。通过比较现有的形式匹配算法(Shape-MatchingAlgorithm,SMA)和探测音调形式方法(Probe Tone Profile Method,PTPM),本文提出的算法能更快速地确定音乐的调性,能满足音乐可视化的实时性要求。第三,提出了音乐可视化系统的设计方案,描述了本系统的流程及处理机制。实现了模拟系统,能与音乐的节奏、风格、情感等因素基本上保持一致,取得了较好的效果。最后,对所做的研究与设计工作进行了总结,并阐述了将来进一步的工作计划。